自由返回轨道的P平面参数快速设计方法

针对自由返回轨道求解过程中地心轨道类型变化造成的B平面参数方法计算失败问题,提出一种基于P平面参数的自由返回轨道快速设计方法。首先,基于轨道半通径参数的普适性,给出了不同轨道类型的P平面参数定义,建立了以P平面参数为求解目标量的自由返回轨道求解模型。其次,给出了基于P平面参数的自由返回轨道快速设计方法,在构建的瞬时地月惯性系下,以平面双二体自由返回轨道作为初值,实现了高精度力模型下的自由返回轨道快速求解。对8种构型自由返回轨道的设计结果表明,P平面参数具有类似于B平面参数的大收敛域,且有效解决了轨道类型变化对计算的影响,可直接应用于中国后续月球探测任务轨道设计。     

Gray bootstrap method for estimating frequency-varying random vibration signals with small samples

During environment testing, the estimation of random vibration signals （RVS） is an important technique for the airborne platform safety and reliability. However, the available meth- ods including extreme value envelope method （EVEM）, statistical tolerances method （STM） and improved statistical tolerance method （ISTM） require large samples and typical probability distri- bution. Moreover, the frequency-varying characteristic of RVS is usually not taken into account. Gray bootstrap method （GBM） is proposed to solve the problem of estimating frequency-varying RVS with small samples. Firstly, the estimated indexes are obtained including the estimated inter- val, the estimated uncertainty, the estimated value, the estimated error and estimated reliability. In addition, GBM is applied to estimating the single flight testing of certain aircraft. At last, in order to evaluate the estimated performance, GBM is compared with bootstrap method （BM） and gray method （GM） in testing analysis. The result shows that GBM has superiority for estimating dynamic signals with small samples and estimated reliability is proved to be 100% at the given confidence level.     

Transient simulation of regression rate on thrust regulation process in hybrid rocket motor

The main goal of this paper is to study the characteristics of regression rate of solid grain during thrust regulation process. For this purpose, an unsteady numerical model of regression rate is established. Gas–solid coupling is considered between the solid grain surface and combustion gas.Dynamic mesh is used to simulate the regression process of the solid fuel surface. Based on this model, numerical simulations on a H2O2/HTPB(hydroxyl-terminated polybutadiene) hybrid motor have been performed in the flow control process. The simulation results show that under the step change of the oxidizer mass flow rate condition, the regression rate cannot reach a stable value instantly because the flow field requires a short time period to adjust. The regression rate increases with the linear gain of oxidizer mass flow rate, and has a higher slope than the relative inlet function of oxidizer flow rate. A shorter regulation time can cause a higher regression rate during regulation process. The results also show that transient calculation can better simulate the instantaneous regression rate in the operation process.     

几种常用格式和湍流模型在高速流动中的适用性研究

针对高超声速飞行器中存在的强激波、激波/边界层干扰、分离、湍流等复杂流动现象,对比分析了当前计算流体力学中的主要空间离散格式及湍流模型,发现不同格式对强激波的分辨率基本相同,Roe和LDE(low diffusion E-CUSP(convective upwind split pressure))格式对摩擦因数和传热系数的模拟优于其他格式;S-A(Spalart-Allmaras)一方程湍流模型计算的摩擦因数比k-ωSST(shear stress transport)两方程湍流模型高10%左右,而后者预测的分离区约为前者的2倍,且分离点靠前.     

基于LBM-LES方法的多段翼型流场数值模拟

运用Lattice Boltzmann(LB)方法与Large Eddy Simulation(LES)结合的方法数值模拟研究了二维翼型绕流流场,其中,粒子速度模型采用D2Q9模型,松弛时间中对应的湍流粘性系数由Smagorinsky模型计算,网格生成方法采用无网格技术。对NACA0012翼型进行数值模拟,验证其有效性;为进一步研究其模拟复杂物体绕流的能力,以三段翼型30P30N为研究对象进行数值研究,计算出了给定攻角条件下的气动特性,并与实验值进行比较。计算结果表明,LBM-LES方法的计算结果能够与实验值一致,是一种可行、有效且较新的数值模拟方法。     

转子-支承耦合结构的模型修正研究

在转子-支承耦合结构的动力学分析过程中,结构模态参数计算结果与实验测试结果往往存在较大差异。针对此问题,应用优化算法对结构动力学模型进行修正,使计算模型能更准确地反映结构特性。建立由梁单元、盘单元、弹性支承单元组成的结构动力学有限元模型;选择优化目标函数、设计参数,并对各参数进行灵敏度分析。应用粒子群算法对选取的设计参数进行优化,得到最优模型。利用转子-滚动轴承实验器进行验证,结果表明,方法能够有效地实现转子-支承耦合结构的动力学模型修正,修正后模型更接近实际结构。     

基于BP网络的机组工作量评估方法研究

为研究机组工作量的评估问题,搭建了模拟飞行实验平台,设定了7种不同负荷的飞行任务。模拟飞行中,对被试的生理指标进行测量,并采集其主观评价值。采用BP网络进行数学建模,将生理指标测量值作为输入、NASA-TLX表法的评价值作为输出,利用输入、输出模式对对网络进行训练,并对该方法进行验证。结果表明,基于BP网络的机组工作量评估方法,较传统方法更为稳定、精确,且大大降低了被试数量。提高训练模式对的数量、简化生理指标的测量过程,并保证测量精度是该方法成功的关键。     

基于视线角序列的机动目标视线角速率计算

 依据拦截弹与机动目标间的相对位置关系,采用导引头球面模型,基于当前统计模型,实现了强跟踪状态自适应滤波,计算出了可用于制导的视线角速率。该算法利用导引头球面模型,将测角信息转换成距离信息,进行方差自适应调整和卡尔曼滤波。在只给出视线角序列信息的情况下,根据相对状态滤波结果求出所需的视线角速率。     

基于云贝叶斯网络的运输飞机超轮速风险评估

起飞超轮速严重威胁飞行安全,为了有效评估运输飞机起飞时在不确定性因素影响下的超轮速风险水平,提出一种基于云模型和贝叶斯网络的评估模型。选取抬轮速度、总重、低压转子转速、抬轮率、抬轮时机、升降舵控制量、风的分量、总温8个指标,建立超轮速风险指标体系;运用基于启发式高斯云变换算法和正向高斯云算法的云模型,实现超轮速风险等级软划分和指标离散化,并确定各指标的先验概率;构建超轮速风险的贝叶斯网络,基于所建网络和节点信息计算节点后验概率,通过网络反向诊断得到超轮速的主要诱因。结合实际运行数据进行仿真验证,结果表明：评估结果符合实际情况,验证了模型的有效性。研究结果可为超轮速事件分析、民航运行安全风险管理提供理论依据。     

氧化剂含量和粒度对NEPE推进剂燃速影响的模型化

以高能固体推进剂热分解特性和燃烧模型的研究成果为基础,建立了由化学结构参数计算NEPE推进剂的燃速和压强指数的公式,计算了氧化剂组分含量和粒度对燃烧性能的影响。经验证,计算结果与实测燃速值的偏差全部在±20%以内,其中80%的偏差在±10%以内。这说明所建立的模型基本合理,编制的NEPE类推进剂燃速计算程序基本可行。